(57)【要約】【課題】本発明における課題は、塗膜密着性、塗装後耐食性の優れたアルミニウム材を生産性よく低コストで得ることにある。【解決手段】アジピン酸塩、フタル酸塩のうちの１種以上を溶解した電解浴中で、浴温１５〜５０℃、直流電流密度１〜２０Ａ／ｄｍ２、直流電圧５〜１４０Ｖでアルミニウムまたはアルミニウム合金を電解して、その表面に、厚さが７０〜２０００Å、含水量が１〜５重量％、アニオン含有量が０．１〜７重量％、空孔率が５％以下の無孔質陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする塗装用のアルミニウム材の製造方法を採用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アジピン酸塩、フタル酸塩のうちの１種以上を溶解した電解浴中で、浴温１５〜５０℃、直流電流密度１〜２０Ａ／ｄｍ２、直流電圧５〜１４０Ｖでアルミニウムまたはアルミニウム合金を電解して、その表面に、厚さが７０〜２０００Å、含水量が１〜５重量％、アニオン含有量が０．１〜７重量％、空孔率が５％以下の無孔質陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする塗装用のアルミニウム材の製造方法。
【請求項２】
弱アルカリ性の脱脂液による脱脂処理を施したのち、水酸化ナトリウム水溶液でアルカリエッチングをしたのち、硝酸水溶液中でデスマット処理、または脱脂処理後に酸洗浄を行い、素材の表面に付着した油脂分を除去し、素材表面の不均質な酸化物皮膜を除去する前処理を施した後、アジピン酸塩、フタル酸塩のうちの１種以上の電解質を水に溶解し、その濃度が２重量％から前記電解質の飽和濃度の範囲である電解浴中で、浴温１５〜５０℃、直流電流密度１〜２０Ａ／ｄｍ２、電解時間１０分以内、直流電圧５〜１４０Ｖで前記素材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金を電解して、その表面に、厚さが７０〜２０００Å、含水量が１〜５重量％、アニオン含有量が０．１〜７重量％、空孔率が５％以下の無孔質陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする極性基を有する樹脂を用いた塗料の塗装用のアルミニウム材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気製品、器物、装飾品、建材、自動車部品、フィン材などの用途に好適な塗膜密着性、塗装後耐食性に優れる塗装用のアルミニウム材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム材やアルミニウム合金材に塗装を施す場合には、塗膜の密着性を高めるため、塗装下地処理が行われる。このような塗装下地処理としては、クロメート処理、ベーマイト処理などの化学皮膜処理や多孔質陽極酸化処理などが施されている。
【０００３】
クロメート処理では、塗膜密着性、塗装後耐食性に優れた性能を示すが、処理の際のクロム含有排水が環境汚染につながり、排水処理にコストを要する欠点があり、食品関係の用途にはクロムが人体に有害であることから、使用できない問題がある。また、ベーマイト処理では、塗装後耐食性に富んだ皮膜が得られるが、皮膜の含水量が高く、焼付け塗装の場合に皮膜からの水分の揮散によって塗膜密着性が劣る場合がある。
【０００４】
多孔質陽極酸化処理では、焼付け塗装を行う場合に皮膜からの水分の揮散によって塗膜密着性が低下することがあり、この対策として封孔処理を行わないなどの方策がとられるが、封孔処理を行わないと耐食性が不十分となる。また、均一な酸化皮膜を得るには脱脂、エッチング、デスマット、電解、封孔の複数の処理が必要となり、コストが高くなる。さらに、通常厚さ１０μｍ程度の酸化皮膜を形成する場合が一般的であるが、この程度の厚みの酸化皮膜の形成に３０分程度の電解処理時間を要し、生産性に劣る。さらに、厚さ１μｍ以下の薄い皮膜を均一に形成することが困難であるため、必然的に厚膜となり、成形加工前に陽極酸化処理を施した場合には成形性が低下してしまう不都合がある。
【特許文献１】特開昭４９−６６５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明における課題は、塗膜密着性、塗装後耐食性の優れた塗装用のアルミニウム材を生産性よく低コストで得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の塗装用のアルミニウム材の製造方法は、アジピン酸塩、フタル酸塩のうちの１種以上を溶解した電解浴中で、浴温１５〜５０℃、直流電流密度１〜２０Ａ／ｄｍ２、直流電圧５〜１４０Ｖでアルミニウムまたはアルミニウム合金を電解して、その表面に、厚さが７０〜２０００Å、含水量が１〜５重量％、アニオン含有量が０．１〜７重量％、空孔率が５％以下の無孔質陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の塗装用のアルミニウム材の製造方法は、極性基を有する樹脂を用いた塗料の塗装に用いられるものであって、弱アルカリ性の脱脂液による脱脂処理を施したのち、水酸化ナトリウム水溶液でアルカリエッチングをしたのち、硝酸水溶液中でデスマット処理、または脱脂処理後に酸洗浄を行い、素材の表面に付着した油脂分を除去し、素材表面の不均質な酸化物皮膜を除去する前処理を施した後、アジピン酸塩、フタル酸塩のうちの１種以上の電解質を水に溶解し、その濃度が２重量％から前記電解質の飽和濃度の範囲である電解浴中で、浴温１５〜５０℃、直流電流密度１〜２０Ａ／ｄｍ２、電解時間１０分以内、直流電圧５〜１４０Ｖで前記素材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金を電解して、その表面に、厚さが７０〜２０００Å、含水量が１〜５重量％、アニオン含有量が０．１〜７重量％、空孔率が５％以下の無孔質陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、塗膜密着性、塗装後耐食性に極めて優れ、電気製品、器物、装飾品建材などの塗装を施すアルミニウム製品に好適なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る塗装用のアルミニウム材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に厚み７０〜２０００Å、含水量１〜５重量％、アニオン含有量０．１〜７重量％、空孔率５％以下の無孔質の陽極酸化皮膜を形成したものである。
【００１０】
以下、このような陽極酸化皮膜を形成する方法により、この発明を詳しく説明する。本発明の特徴とするところは、良好な塗膜密着性を得るために陽極酸化皮膜として多孔質のものを形成し、微細孔での塗膜のアンカー効果でかかる密着性を得ていた従来の考え方とは異なり、無孔質の比較的薄膜の陽極酸化皮膜でも十分な塗膜密着性が得られ、しかも無孔質皮膜であることから薄膜でも良好な塗装後耐食性が得られる点にある。
【００１１】
本発明の塗装用のアルミニウム材の素材となるアルミニウムまたはアルミニウム合金としては、特に限定されず、純アルミ系の１０００系合金、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の２０００系合金、Ａｌ−Ｍｎ系の３０００系合金、Ａｌ−Ｓｉ系の４０００系合金、Ａｌ−Ｍｇ系の５０００系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の６０００系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系の７０００系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の８０００系合金などが用いられ、成形用合金、構造用合金、電気用合金、ＡＣ１Ａ，ＡＣ２Ａ，ＡＣ３Ａ，ＡＣ４Ｂなどの鋳造用合金が用いられる。
【００１２】
また、これらの合金に溶体化処理、時効処理などの種々の調質処理を施したものも用いられる。さらに、これらのアルミニウム合金を表面にクラディングしたクラッド材も使用できる。また、予めプレス成形加工などを施した加工材のものであってもよく、未加工の板材、押出材、鋳造品であってもよい。本発明にあっては、これらの合金のなかでも、５０００系合金および６０００系合金以外の合金が好ましい。
【００１３】
このような素材に対して前処理が施される。この前処理としては特に限定されず、要は素材の表面に付着した油脂分を除去し、素材表面の不均質な酸化物皮膜が除去できるものであればよい。例えば、弱アルカリ性の脱脂液による脱脂処理を施したのち、水酸化ナトリウム水溶液でアルカリエッチングをしたのち、硝酸水溶液中でデスマット処理を行う方法や脱脂処理後に酸洗浄を行う方法などが適宜選択して用いられる。
【００１４】
ついで、この前処理が施された素材を電解浴中で電解して無孔質陽極酸か皮膜を形成する。電解浴としては、生成する陽極酸化皮膜を溶解しにくく、かつ無孔質の陽極酸化皮膜を生成する電解質であるホウ酸、ホウ酸塩、リン酸塩、アジピン酸塩、フタル酸塩、安息香酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩などの群から選ばれる１種または２種以上を溶解した水溶液が用いられる。これらの電解質のなかでもホウ酸、アジピン酸塩、フタル酸塩が酸化皮膜の性状、コストなどの点で好ましい。
【００１５】
電解浴中の電解質濃度は２重量％からその電解質の飽和濃度の範囲で選ばれる。電解浴の浴温は１５〜５０℃の範囲で十分であり、浴温を５０℃以上の高温とする必要はない。
【００１６】
この電解浴中で、アルミニウム素材は、連続あるいは断続であっても陽極となるように電源に接続されて電解される。陰極には不溶性の導電材料が用いられる。電解電流は、直流電流が用いられ、直流電解では直流密度１〜２０Ａ／ｄｍ２程度、電解時間数秒〜１０分程度で電解が行われる。
【００１７】
印加電圧は、直流電流では、電圧１Ｖに対して形成される酸化皮膜厚さが約１４Åとなる関係があることから約５〜１４０Ｖ、好ましくは約２０〜５０Ｖの範囲とされる。電源装置などの点からは５０Ｖ以下とすることが好ましく、このような低電圧での電解でも優れた塗膜密着性と塗装後耐食性が得られる。この電解によってアルミニウム素材表面に厚さ７０〜２０００Å、好ましくは３００〜７００Åの均一な無孔質の陽極酸化皮膜が形成される。
【００１８】
このようにして得られた陽極酸化皮膜は無孔質であり、その空孔率は最大でも５％以下であり、通常は２％以下となっている。また、皮膜の含水量は１〜５重量％、通常は１〜３重量％と極めて低い値を示す。さらに酸化皮膜のアニオン含有量は０．１〜７重量％、通常は１〜５重量％と低い値となっている。一方、通常の硫酸浴、シュウ酸浴で得られた多孔質の陽極酸化皮膜は、空孔率が５〜６０％と非常に高く、含水量は封孔処理後で１５重量％程度、アニオン含有量は１２〜１５重量％程度である。
【００１９】
このため、本発明の塗装用のアルミニウム材にあっては、その陽極酸化皮膜は無孔質にもかかわらず塗膜密着性が優れたものとなる。これは皮膜から揮散する水分、アニオンが格段に微かなものとなり、焼付塗装時において、水分、アニオンによる塗膜の剥離がなくなるためである。また、無孔質であるので、塗装後耐食性も良好なものとなる。
【００２０】
本発明での陽極酸化皮膜において、その含水量が５重量％を越えると、またアニオン含有量が７重量％を越えると塗膜密着性が低下する。含水量が１重量％未満もしくはアニオン含有量が０．１重量％未満のものは、化成することができない。また、空孔率が５％以上となると無孔質皮膜とは言えなくなる。さらに、酸化皮膜の厚さが２０００Åを越えるものは無用の厚さとなり、高電圧の電源装置が必要となってくる。また、成形性が低下し、皮膜の割れなどが発生する。７０Å未満では耐食性が得られなくなる。
【００２１】
また、本発明の陽極酸化皮膜の形成にあっては、従来の無孔質陽極酸化皮膜の形成のための電解浴の浴温が８０〜９０℃であるのに対し、５０℃以下と低温であることから、浴管理が容易となる。さらに、印加電圧が従来では３００〜４００Ｖであるのに対し、本発明では１４０Ｖ以下、通常は５０Ｖ以下でよいので、電源装置などの設備の点でも有利となる。また、酸化皮膜溶解性の低い電解質を用いているので、電解中の皮膜の溶解が少なく、電流効率もよくなる。以上の陽極酸化処理は、コイル状などの未加工の状態のアルミニウムまたはアルミニウム合金に対して行うこともでき、またプレス加工などの加工を施した後のものに対しても行うことができる。
【００２２】
このような無孔質陽極酸化皮膜が形成された塗装用のアルミニウム材の表面に塗布される塗料としては、分子内に極性基を有する樹脂を用いた塗料が用いられる。この極性基を有する樹脂を用いた塗料は、陽極酸化皮膜の酸化アルミニウムと極性基とが水素結合するため、無孔質の酸化皮膜であっても優れた塗膜密着性を発揮する。このような塗料としては、カチオン電着塗装法や吹付け塗装、ロールコーター法による熱可塑性アクリル樹脂系塗料、熱硬化性アクリル樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、ポリアミド樹脂系塗料などが用いられる。また、必要に応じて下塗り、中塗り、上塗りなどの多層塗装を施すこともできる。
【実施例】
【００２３】
アルミニウム合金としてＪＩＳ１０５０合金を用い、１０％水酸化ナトリウム水溶液で５０℃、６０秒のエッチングを行い、市水で水洗したのち、３０％硝酸水溶液でデスマットを６０秒間行い、市水および純水で洗浄して前処理した。この前処理後の合金を、表１に示す電解浴中で浴温５０℃、電流密度１Ａ／ｄｍ２（直流）、５分間電解し、水洗および乾燥して陽極酸化皮膜を化成した。
【００２４】
次いで、このものの表面にエポキシ樹脂系のカチオン電着塗装を乾燥膜厚で２０μｍ施したのち、上塗りを３０μｍ施した。各塗装後に１５０℃の焼付け処理を各々１５分間行って、厚さ５０μｍの塗膜を形成した。
【００２５】
得られた陽極酸化皮膜の含水量を熱重量分析によって測定し、アニオン含有量をＸＰＳによって測定した。また、塗装後の試料に２ｍｍの碁盤目を１００個切り、セロハンテープで剥離し、残った塗膜の個数を計数する“ゴバン目テスト”によって塗膜密着性を測定した。さらに、塗装試料表面に素地まで達するクロスカットを入れ、下記条件の複合サイクル腐食試験を３５サイクル行ったのち、クロスカットからの最大腐食長さを測定し、塗装後耐食性を評価した。最大腐食長さが３ｍｍを越えるものを不良（バツ印）、０．５〜３．０ｍのものを良（丸印）、０〜０．５ｍｍのものを秀（二重丸印）とした。
なお、塩水噴霧：３５℃で２時間。乾燥：６０℃で４時間。湿潤：４０℃，９５％ＲＨで２時間。とした。
結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
2006283193.tif 000002